DE20101447U1 - Device for monitoring rolling bearings, in particular the outer ring of rolling bearings on clamping clips of a clamping clip chain of a clamping machine rotating on endless guide rails - Google Patents
Device for monitoring rolling bearings, in particular the outer ring of rolling bearings on clamping clips of a clamping clip chain of a clamping machine rotating on endless guide railsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von Wälzlagern, insbesondere des Außenringes von Wälzlagern an Spannkluppen einer auf Endlosführungschienen umlaufenden Spannkluppenkette einer Spannmaschine.The invention relates to a device for monitoring rolling bearings, in particular the outer ring of rolling bearings on clamps of a clamp chain of a tensioning machine rotating on endless guide rails.
Allgemein bekannt sind Spannmaschinen, wie z.B. Maschinen zum biaxialen Recken von thermoplastischen Kunststofffolien, die eine erste und eine zweite Endlosführungsschiene besitzen.Well known are stretching machines, such as machines for biaxially stretching thermoplastic films, which have a first and a second endless guide rail.
Die Endlosführungsschienen z.B. besitzen zueinander parallel, divergierend oder konvergierend verlaufende Führungsschienenabschnitte.The endless guide rails, for example, have guide rail sections that run parallel, diverging or converging to each other.
Auf jeder Endlosführungsschiene sind mit Rollenlagern ausgerüstete Spannkluppen zu einer Spannkluppenkette verbunden. Jede Spannkluppenkette steht mit einem Antrieb derart in Verbindung, dass die Spannkluppenketten zueinander einen synchronen Bewegungsverlauf auf den Endlosführungsschienen ausfuhren.On each endless guide rail, clamps equipped with roller bearings are connected to form a clamp chain. Each clamp chain is connected to a drive in such a way that the clamp chains move synchronously with each other on the endless guide rails.
Bei schnelllaufenden, rollengelagerten Kluppenketten kann es, vorallem nach längerer Laufzeit, zu Ermüdungserscheinungen der Wälzlager kommen.
Als Folge der Ermüdungserscheinung kann u.a. der Bruch oder Verlust des Außenringes eines oder mehrerer Wälzlager eintreten.In the case of high-speed, roller-bearing-mounted clip chains, fatigue symptoms of the rolling bearings can occur, especially after a long period of operation.
As a result of the fatigue phenomenon, the breakage or loss of the outer ring of one or more rolling bearings may occur.
Bruchstücke eines gebrochenen Wälzlager-Außenringes können dann im Betrieb der Spannmaschine zu Schäden führen, wie z.B. Verklemmen der Kluppenkette an der Endlosführungsschiene, die sich als kostenaufwendige Instantsetzungsmaßnahmen und als Produktionsausfall wiederspiegeln.Fragments of a broken rolling bearing outer ring can then cause damage during operation of the tensioning machine, such as jamming of the clamp chain on the endless guide rail, which is reflected in costly repair measures and production downtime.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Maßnahmen zu treffen, mit denen die Funktionsfähigkeit der die Spannkluppen auf den Endlosführungsschienen führenden Wälzlager im laufenden Betrieb der Spannmaschine überwacht wird.
30The object of the invention is therefore to provide measures to monitor the functionality of the rolling bearings guiding the clamps on the endless guide rails during operation of the clamping machine.
30
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
Danach ist erfindungswesentlich, dass im Kontaktbereich der Endlosführungsschiene und derIt is therefore essential to the invention that in the contact area of the endless guide rail and the
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Umfangsfläche des Lager-Außenrings eines Wälzlagers wenigstens ein das Passieren der Lager-Außenringe aller rollengelagerten Spannkluppen einer Spannkluppenkette erfassendes Mittel einer physikalischen Größe vorhanden ist, welches Mittel das Fehlen eines Lager-Außenringes detektiert. Die physikalische Größe kann gem. der Erfindung der gestaute Druck einer von einem pneumatischen Mittel abgehenden Luftströmung, das beeinträchtigte Magnetfeld eines elektromagnetischen Mittels oder der unterbrochene Lichtstrahl eines optoelektrischen Mittels sein.At least one means of a physical quantity is present on the peripheral surface of the bearing outer ring of a rolling bearing, which means detects the passing of the bearing outer rings of all roller-bearing clamps of a clamp chain, which means detects the absence of a bearing outer ring. According to the invention, the physical quantity can be the accumulated pressure of an air flow emanating from a pneumatic means, the impaired magnetic field of an electromagnetic means or the interrupted light beam of an optoelectric means.
In bevorzugter Weise dient als Mittel ein in die jeweilige Endlosführungsschiene integrierter pneumatisch beaufschlagbarer hülsenartiger Körper, der zwischen sich und der Endlosführungsschiene eine ringförmige Auslassöffnung mit einem zentrisch zur Auslassöffnung angeordneten Eingang eines Druck-Messkanals ausbildet, dessen Ausgang mit einer an sich bekannten Druckmesseinrichtung wirkverbunden ist. Der aus dem ringförmigen Luftaustrittskanal ausströmende Luftstrom erzeugt bei einem dem Luftstrahl entgegenwirkenden Widerstand in dem Druckluftkanal einen Staudruck (Ist-Signaldruck).
Dieser Ist-Signaldruck wird einer Druckmesseinrichtung zugeleitet.Preferably, the means used is a sleeve-like body that can be pneumatically actuated and is integrated into the respective endless guide rail. The sleeve-like body forms an annular outlet opening between itself and the endless guide rail with an inlet of a pressure measuring channel arranged centrally to the outlet opening, the outlet of which is operatively connected to a pressure measuring device known per se. The air flow flowing out of the annular air outlet channel generates a dynamic pressure (actual signal pressure) when there is a resistance in the compressed air channel that counteracts the air jet.
This actual signal pressure is fed to a pressure measuring device.
Der an der Druckmesseinrichtung anliegende Ist-Signaldruck wird in ein elektrisches Ist-Signal umgewandelt und in Beziehung zu einem elektrischen Soll-Signal gebracht. Weichen Ist-Drucksignal und Soll-Drucksignal über einen zulässigen Toleranzwert hinaus ab, wird dies dem Bediener der Maschine in geeigneter Weise signalisiert.The actual signal pressure present at the pressure measuring device is converted into an electrical actual signal and related to an electrical target signal. If the actual pressure signal and the target pressure signal deviate beyond a permissible tolerance value, this is signaled to the machine operator in an appropriate manner.
Um zu verhindern, dass Schmutzpartikel den Messkanal zusetzen und damit das Messergebnis verfälschen, also ein inkorrektes Ist-Drucksignal angegeben wird, wird der Messkanal in regelmäßigen Zeitabständen gereinigt.To prevent dirt particles from clogging the measuring channel and thus falsifying the measurement result, i.e. giving an incorrect actual pressure signal, the measuring channel is cleaned at regular intervals.
Der Reinigungsprozess wird durch Freiblasen des Messkanals ausgelöst, und zwar erfindungsgemäß dadurch, dass automatisch ein zwischen dem Ausgang des Messkanals und der Druckmesseinrichtung eingebundenes steuerbares Wegeventil Druckluft entgegengesetzt der Strömungsrichtung der den Messdruck auslösenden Luftströmung in den Messkanal leitet.The cleaning process is initiated by blowing the measuring channel clean, namely according to the invention in that a controllable directional control valve integrated between the outlet of the measuring channel and the pressure measuring device automatically directs compressed air into the measuring channel in the opposite direction to the flow direction of the air flow triggering the measuring pressure.
Mit der wenigstens einen erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist der Vorteil einer umgehenden Einflussnahme auf den Prozeßverlauf der Spannmaschine gegeben; SchädenWith the at least one monitoring device according to the invention, the advantage of immediate influence on the process flow of the clamping machine is given; damage
größeren Ausmaßes können vermieden werden.larger scale can be avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment.
The drawings show:
Figur 1 die erfmdungsgemäß ausgebildete Vorrichtung bei Integration in dieFigure 1 shows the device designed according to the invention when integrated into the
Endlosführungsschiene einer Spannmaschine,Endless guide rail of a clamping machine,
Figur 2-4 die abstrahierte Darstellung der Positionen eines Rollenlagers mit AußenringFigure 2-4 the abstract representation of the positions of a roller bearing with outer ring
an einer Endlosführungsschiene vor, während und nach dem Passieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung,on an endless guide rail before, during and after passing through the device according to the invention,
Figur 2a-4a den Verlauf des Messdruckes gemäß der Figuren 2 bis 4,
15Figure 2a-4a the course of the measuring pressure according to Figures 2 to 4,
15
Figur 5-7 die abstrahierte Darstellung der Positionen eines Lagers ohne LageraußenringFigure 5-7 the abstracted representation of the positions of a bearing without bearing outer ring
an einer Endlosführungsschiene vor, während und nach dem Passieren deron an endless guide rail before, during and after passing the
erfindungsgemäßen Vorrichtung,device according to the invention,
Figur 5a-7a den Verlauf des Messdruckes gemäß der Figuren 5 bis 7 undFigure 5a-7a the course of the measuring pressure according to Figures 5 to 7 and
Figur 8 eine im Vergleich zu Figur 1 anders geartete Überwachungsvorrichtung.Figure 8 shows a different type of monitoring device compared to Figure 1.
Gemäß Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer, wie in der Schnittdarstellung gezeigt, Endlosführungsschiene 1 integriert.According to Figure 1, the device according to the invention is integrated in an endless guide rail 1, as shown in the sectional view.
In einem Bereich der Endlosführungsschiene 1, an dem die als Laufrollen einer nicht dargestellten Spannkluppe ausgebildeten Wälzlager 2 mit Lageraußenring 2a in Berührungskontakt stehen oder kommen, s.a. Figur 2 bis 4, ist ein hülsenartiger Körper 3 integriert, der zusammen mit der Endlosführungsschiene 1 eine ringförmige Austrittsöffhung 3b ausbildet, aus welcher Öffnung 3b permanent ein der Kontaktfläche des Lageraußenringes 2a entgegengerichteter Luftstrom austritt.In an area of the endless guide rail 1, where the roller bearings 2 designed as rollers of a clamping clamp (not shown) are in contact with or come into contact with the bearing outer ring 2a, see also Figures 2 to 4, a sleeve-like body 3 is integrated, which together with the endless guide rail 1 forms an annular outlet opening 3b, from which opening 3b an air flow permanently emerges that is directed opposite to the contact surface of the bearing outer ring 2a.
Die Austnttsöffhung 3b des Strömungskanals 3 a ist von dem Umfang 4a einer in die Endlosfuhrungsschiene 1 eingebrachten Bohrung 4 und von einem in dieser Bohrung aufgenommenen hülsenartig ausgebildeten Körper 3 gebildet.The outlet opening 3b of the flow channel 3a is formed by the circumference 4a of a bore 4 made in the endless guide rail 1 and by a sleeve-like body 3 received in this bore.
Die so gebildete Bohrung-Hülse-Verbindung lässt die ringförmige Austrittsöffhung 3b zwischen der Endlosfuhrungsschiene 1 und dem Körper 3 entstehen.The bore-sleeve connection thus formed creates the annular outlet opening 3b between the endless guide rail 1 and the body 3.
Der Strömungskanal 3a steht mit einer Druckluftleitung 5 in Verbindung, die ihrerseits an eine pneumatische Druckquelle 6 angeschlossen ist.The flow channel 3a is connected to a compressed air line 5, which in turn is connected to a pneumatic pressure source 6.
Gemäß den Richtungspfeilen 7 wird von der Druckluftquelle 6 über die Druckluftleitung 5 Druckluft zu dem Strömgunskanal 3 a gefördert, die an dem ringförmigen Ausgang 3b des Störmungskanals 3 a austritt.According to the directional arrows 7, compressed air is fed from the compressed air source 6 via the compressed air line 5 to the flow channel 3a, which exits at the annular outlet 3b of the flow channel 3a.
Ein den Austritt der Druckluft beeinträchtigender Widerstand, wie der Außenring 2a des Wälzlagers 2, führt zum Aufbau eines Staudruckes im Staudruckkanal 3 c des Körpers 3, der über eine Messleitung 8 gemäß Richtungspfeil 9 von einem an die Messleitung 8 angeschlossenen Staudrucksensor 10 erfasst wird. Dieser Staudruck wird in bekannter Weise in ein elektrisches Signal umgewandelt, über eine Signalleitung 11 zu der Maschinensteuerung 12 geführt und damit in geeigneter Weise wahrnehmbar gemacht.A resistance that impairs the outlet of the compressed air, such as the outer ring 2a of the rolling bearing 2, leads to the build-up of a dynamic pressure in the dynamic pressure channel 3c of the body 3, which is detected via a measuring line 8 according to the direction arrow 9 by a dynamic pressure sensor 10 connected to the measuring line 8. This dynamic pressure is converted in a known manner into an electrical signal, led via a signal line 11 to the machine control 12 and thus made perceptible in a suitable manner.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in die zu dem Staudrucksensor 10 führenden Messleitung 8 ein Wegeventil 13 eingebunden, das über eine von der Druckquelle 6 ausgehende Druckleitung 14 diese mit der Messleitung 8 verbindet.In a further embodiment of the invention, a directional control valve 13 is integrated into the measuring line 8 leading to the dynamic pressure sensor 10, which connects the pressure source 6 to the measuring line 8 via a pressure line 14 extending from the pressure source 6.
Damit wird in festgelegten Zeitintervallen ein wesentlicher Teil des Messstranges 3c, 8 entgegengesetzt zum Verlauf des Staudruckes, nämlich gemäß Richtungspfeil 15, mit Druckmedium beaufschlagt, und zwar zum Zwecke der Beseitigung eventuell vorhandener Verunreinigungen in dem Messstrang 3 c, 8.Thus, at specified time intervals, a substantial part of the measuring string 3c, 8 is subjected to pressure medium in the opposite direction to the course of the dynamic pressure, namely in accordance with the direction arrow 15, for the purpose of removing any contamination that may be present in the measuring string 3c, 8.
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Detektieren eines fehlenden Lageraußenringes 2a einer rollengelagerten Spannkluppe.Figure 8 shows a further embodiment for detecting a missing bearing outer ring 2a of a roller-bearing clamp.
Hier ist in der Endlosführungsschiene 1, und zwar im Kontaktbereich der Endlosführungsschiene und der Umfangsfläche des Lageraußenrings 2a des Wälzlagers 2, ein an sich bekannter Wirbelstromsensor 16 integriert. Der Wirbelstromsensor 16 ist über dasHere, a known eddy current sensor 16 is integrated in the endless guide rail 1, namely in the contact area of the endless guide rail and the circumferential surface of the bearing outer ring 2a of the rolling bearing 2. The eddy current sensor 16 is connected to the
: ·&iacgr;: ·&iacgr;
Kabel 17 signalübertragend mit der Maschinensteuerung 12 verbunden.
Ein den Kontaktbereich der Endlosführungsschiene 1 intaktes Wälzlager 2 führt zum Generieren von einem elektrischen Signal, das in der Maschinensteuerung 12 als intaktes Wälzlager interpretiert wird.Cable 17 is connected to the machine control 12 for signal transmission.
An intact rolling bearing 2 in the contact area of the endless guide rail 1 leads to the generation of an electrical signal which is interpreted in the machine control 12 as an intact rolling bearing.
Im Gegensatz dazu generiert ein defektes Wälzlager 2, also bei fehlendem Wälzlageraußenring 2a, kein elektrisches Signal, was zum Auslösen einer geeigneten Störmeldung durch die Maschinensteuerung 12 führt.In contrast, a defective rolling bearing 2, i.e. a rolling bearing outer ring 2a that is missing, does not generate an electrical signal, which leads to the triggering of a suitable fault message by the machine control 12.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist wie folgt:The operation of the device designed according to the invention is as follows:
Die Figur 2 bis 4 und 2a bis 4a verdeutlichen die normalen Betriebsbedingungen einer mit der Endlosführungsschiene 1 in Kontakt stehenden rollengeführten Spannkluppenkette.
Ein intaktes Wälzlager 2 mit Lageraußenring 2a passiert den symbolisch durch einen Pfeil dargestellten Ausgang des Strömungskanals 3a. In dem Diagramm gemäß Figur 2a ist der Versorgungsluftdruck in mbar über die Zeit t konstant.Figures 2 to 4 and 2a to 4a illustrate the normal operating conditions of a roller-guided clamp chain in contact with the endless guide rail 1.
An intact rolling bearing 2 with bearing outer ring 2a passes the outlet of the flow channel 3a, symbolically represented by an arrow. In the diagram according to Figure 2a, the supply air pressure in mbar is constant over time t.
Der Druck psens entspricht den im Drucksensor 10 gem. Figur 1 herrschenden normalen Umgebungsdruck. Oberhalb des Druckes psens ist ein über die Zeit konstanter kritischer Druckwert pcritical festgelegt. Wird der Druckwert pcritical erreicht oder überschritten, wie in Figur 3 a dargestellt, ist dies ein Indiz dafür, dass während des Betriebes der Spannkluppen am Drucksensor 10 ein Staudruck erfasst ist. Ursache eines sich einstellenden Staudruckes ist, dass die Lageraußenringe 2a der Kluppen-Wälzlager 2 in vorbestimmten Zeitfolgen den Ausgang 3b des Strömungskanals 3 a kurzzeitig abdecken, wodurch ein Druckanstieg in der Messleitung 8 erfolgt.The pressure psens corresponds to the normal ambient pressure prevailing in the pressure sensor 10 as shown in Figure 1. Above the pressure psens, a critical pressure value pcritical is set that is constant over time. If the pressure value pcritical is reached or exceeded, as shown in Figure 3 a, this is an indication that a dynamic pressure is detected at the pressure sensor 10 during operation of the clamps. The reason for a dynamic pressure occurring is that the bearing outer rings 2a of the clamp rolling bearings 2 briefly cover the outlet 3b of the flow channel 3 a at predetermined time sequences, which causes a pressure increase in the measuring line 8.
Der den vorgegebenen Druck pcritical übersteigende Druck generiert ein binäres Signal, dass das Passieren der intakten Wälzlager 2 der betreffenden Spannkluppe einer auf einer Endlosführungsschiene geführten Spannkluppenkette eindeutig identifiziert.The pressure exceeding the specified pressure pcritical generates a binary signal that clearly identifies the passage of the intact rolling bearings 2 of the respective clamp of a clamp chain guided on an endless guide rail.
In den Figuren 5 bis 7 und 5a bis 7a ist dargestellt, dass der kritische Druck pcritical bei Passieren der Austrittsöffhung 3b des Strömungskanals 3a durch ein Kluppenwälzlager 2 ohne Lageraußenring 2a nicht erreicht bzw. nicht überschritten wird. Das betreffende Kluppenwälzlager lässt also keinen Messdruck im Drucksensor 10 entstehen, was ein IndizFigures 5 to 7 and 5a to 7a show that the critical pressure pcritical is not reached or exceeded when a clip roller bearing 2 without bearing outer ring 2a passes through the outlet opening 3b of the flow channel 3a. The clip roller bearing in question therefore does not allow any measuring pressure to develop in the pressure sensor 10, which is an indication
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für das Fehlen eines Lageraußenringes 2a ist.for the absence of a bearing outer ring 2a.
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